镧和铈钝化镀锌钢板的研究

采用镧盐和铈盐钝化镀锌钢板,通过醋酸铅点滴,失重,中性盐雾和电化学交流阻抗实验检测试样耐腐蚀性能.实验结果显示镧盐和铈盐钝化试样的耐黑变时间分别为70和44 s;腐蚀速率为1.9979×10-3g·m-3·h-1和3.6523×10-3g·m-2·h-1;抗白锈时间为54和46 h;阻抗值大幅提高;实验结果表明镧盐和铈盐钝化处理能大幅度提高试样耐腐蚀性,镧盐转化膜相对于铈盐转化膜更耐腐蚀.清漆划格实验表明清漆在稀土钝化后的试样表面附着力良好;原子力扫描结果显示稀土转化膜由大量不定型的固体颗粒不均匀沉积而成;EDS检测结果表明镧盐转化膜由O,Fe,Zn和La组成,铈盐转化膜由O,Fe,Zn和Ce组成.     

铈对低镍铬锰氮奥氏体不锈钢晶间腐蚀的影响研究

针对不同稀土Ce含量的低镍铬锰氮奥氏体不锈钢,采用电化学动电位再活化法和Cu-CuSO4-16%H2SO4热酸浸泡法研究了两种热处理状态下不同铈含量试样的晶间腐蚀程度。研究结果表明:两种热处理状态下,未添加稀土试样腐蚀最严重。不同稀土含量的试样750℃敏化处理2 h比650℃敏化处理2 h腐蚀程度略重。从两组试验的金相显微组织照片和EPR活化率数据来看,两种热处理状态稀土Ce含量为0.053%时奥氏体不锈钢抗晶间腐蚀能力最强,但当铈含量增加到0.067%时,试样腐蚀又开始恶化。     

丁二酸及硝酸钇对A1_2O_3陶瓷化学镀Ni-P镀层性能的影响

为提高陶瓷具有耐蚀、耐磨、导电、钎焊等性能,采用电化学方法等手段,研究了Al_2O_3陶瓷化学镀Ni-P溶液中配位剂丁二酸和稀土添加剂硝酸钇对镀层的沉积速率、自腐蚀电位、腐蚀电流密度、交流阻抗、磨损量、微观形貌等性能的影响。结果表明:当丁二酸为10.0 g·L~(-1)时,镀层的沉积速度最大(4.62μm·h~(-1)),腐蚀电流密度最小(5.37μA·cm-2),自腐蚀电位Ecor最正(-0.020 V),腐蚀倾向最小。硝酸钇的加入,使镀层的自腐电位负移,其耐腐蚀性能降低。但是,硝酸钇使镀层的胞状物组织变得更加均匀、致密、细小,起到细晶强化的作用,提高镀层的耐磨性,当硝酸钇为0.04 g·L~(-1)时,磨损量最小(0.0002 g)。     

稀土元素对R-Y-Ni系A2B7型无镁储氢合金微观结构和电化学性能的影响

采用真空电弧熔炼及退火处理制备R-Y-Ni系A_2B_7型R0.3Y0.7Ni3.25Mn0.15Al0.1(R=Y,La,Pr,Ce,Nd,Gd,Sm)储氢合金,系统研究稀土元素R对合金微观组织与结构、储氢和电化学性能的影响。XRD和SEM-EDS分析表明,合金退火组织由Ce2Ni7型主相、PuNi3型及少量Ca Cu5型相组成,Ce2Ni7型主相的晶格常数a、c及晶胞体积V均随稀土R原子半径的减小而依次降低。该合金均具有明显的吸放氢平台,常温下最大吸氢容量为1.17%~1.48%(w/w),吸氢平台压Peq为0.037~0.194 MPa。电化学分析表明,退火合金电极的电化学活化性能优良,R=La合金具有最高的放电容量(389.2 mAh·g-1)和较佳的容量保持率(充放电循环100次后的S100=85.7%),其中合金微观组织的不均匀性及稀土元素的电化学腐蚀是影响电极循环稳定性的主要原因。合金电极的高倍率放电性能(电流密度为900 m A·g-1)HRD900=71.05%~86.94%,其电极反应动力学控制步骤主要由氢原子在合金体相中的扩散速率所控制。     

一种新型酸化缓蚀剂的制备及性能研究

曼尼希碱是一种性能优良的缓蚀剂,在油气井的酸化作业中被大量应用.本文以甲醛、苯乙酮、乙二胺和对二甲氨基苯甲醛为原料,十二烷基苯磺酸钠为两相催化剂,在乙醇中同时发生曼尼希和西佛碱反应,合成了一种新型的曼尼希碱缓蚀剂,并通过正交试验优化得出最佳合成条件.采用静态挂片失重法测定其缓蚀性能,结果表明,该酸化缓蚀剂在温度90℃、腐蚀时间4 h、12%HCl+3%HF的土酸介质中、缓蚀剂加量为1%的条件下,N80钢片的腐蚀速率为2.06 g·m~(-2)·h~(-1),具有良好的缓蚀性能,并达到行业标准中的一级指标.     

福建龙岩高泥质风化壳淋积型稀土矿柱浸工艺研究

以福建龙岩高泥质风化壳淋积型稀土矿为研究对象,采用恒水头渗透试验方法测定矿土渗透系数为0.3418 cm·h~(-1);同时,采用柱浸方式模拟堆浸生产过程,探究浸取剂浓度、注液强度、配矿比与注液方式等因素对稀土浸出的影响,为高效浸取高泥质风化壳淋积型稀土提供生产指导。结果表明:采用前期4%的高浓度(NH_4)_2SO_4,后期2%的低浓度(NH_4)_2SO_4进行组合表层注液,控制注液强度为40 L·(h·m~2)~(-1),适当添加粗颗粒砂石进行配矿浸取等方式,都能提高泥质矿土的渗透性,提高稀土浸出率。     

Bi/Yb3+,Er3+:TiO2复合纳米纤维的合成及光催化产氢性能

以静电纺丝技术制备的稀土Yb~(3+)和Er~(3+)共掺杂TiO_2纳米纤维为基质,结合水热法合成了Bi复合Yb~(3+),Er~(3+)∶TiO_2纳米纤维光催化剂。以三乙醇胺为牺牲剂,研究了Bi/Yb~(3+),Er~(3+)∶TiO_2的紫外、可见、近红外和全谱光催化产氢性能。结果表明:全谱光照5 h,产氢速率达到1 650.3μmol·g~(-1)·h~(-1)。Bi作为一种新兴的非贵金属具有独特的等离子体光催化或辅助光催化性能,能与稀土元素丰富的能级结构和特殊的上转换发光特性相结合。对TiO_2进行双重协同修饰改性,可以有效提高TiO_2纳米纤维的光催化活性。     

钐对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金组织和耐蚀性能的影响

利用静态失重法、金相显微镜、扫描电子显微镜等研究了不同含量的稀土元素Sm对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金的腐蚀速率(腐蚀介质分别为0.5%和3.5%的NaCl水溶液)、 微观组织、表面腐蚀形貌的影响. 结果表明, 添加0.5%的Sm时, 合金的第二相得到了明显的细化, 组织和成分更加均匀;当Sm含量大于0.5%时, 合金的析出相增多, 并产生粗化、偏聚的现象. 另外, 在两种浓度的腐蚀介质中, 合金的腐蚀速率随着Sm含量的增加均呈现先降低后增加的趋势, 其中当Sm含量为0.5%时, 合金的腐蚀速率均达到最低, 耐蚀性能得到明显的改善.     

TiO_2/316L不锈钢薄膜电极在NaCl溶液中的耐腐蚀性能

应用sol gel法和提拉技术于 316L不锈钢表面构筑纳米TiO2薄膜,再经水热后处理以消除膜中的细小龟裂.SEM和XRD技术表征膜的形貌和厚度,线性极化法分别考察膜厚度、pH、和Cl浓度对纳米膜电极耐腐蚀性能影响.电化学交流阻抗检测纳米TiO2膜在 0. 5mol/LNaCl溶液中的阻抗随浸泡时间的变化,光电子能谱技术测定了经浸泡 1008h后的纳米膜中各元素相对百分含量和价态.结果表明:在中性或碱性条件下,厚度为 375~464nm的纳米膜其耐腐蚀性随浸泡时间的延长呈现初期增加而后稳定,浸泡 48h后腐蚀电流较之浸泡初期降低 2个数量级,耐腐蚀电阻增加 2个数量级,在浸泡 1 008h内没有发现腐蚀的产物,Fe是以原子态扩散到膜中.     

无镁超点阵结构A_2B_7型La_(1-x)Y_xNi_(3.25)Mn_(0.15)Al_(0.1)合金的储氢和电化学性能

采用真空电弧熔炼和热处理(950℃×10 h)方法制备了新型无镁超点阵结构A_2B_7型La_(1-x)Y_xNi_(3.25)Mn_(0.15)Al_(0.1)(x=0,0.25,0.50,0.67,0.75,0.85,1.00)退火合金,研究了A端稀土Y元素对退火合金微观组织结构、储氢行为及电化学性能的影响.结果表明,退火合金微观组织的主相均由Ce_2Ni_7型结构组成,随稀土Y含量x增大,Ce_2Ni_7型主相丰度呈先增加后减小的规律,同时Ce_2Ni_7型主相的晶胞体积V逐渐减小.气体储氢时,x=0~0.25合金无压力-组成-温度(PCT)曲线平台且易形成氢致非晶化;当x≥0.50时,合金能有效抑制储氢时的氢致非晶化倾向且具有明显的吸/放氢平台特征,吸氢平台压范围为0.026~0.097 MPa,最大储氢量为1.418%~1.48%(质量分数),储氢性能得到极大改善.电化学测试结果表明,x=0.50~0.85的合金具有较高的电化学放电容量(350.4~381 mA·h/g),经100次充放电循环后容量保持率S100=52%~85%,其中稀土Y含量x=0.67~0.75时的合金具有良好的储氢性能及较好的综合电化学性能.合金电极的高倍率放电性能HRD900=64.5%~85.7%,氢原子在合金体相中的扩散是电极反应动力学过程的控制步骤.     

铝热还原法制备铝-稀土中间合金的研究

以混合稀土碳酸盐为原料,Al为还原剂,还原时间为2 h,在温度范围为1000～1200℃的冰晶石熔体中,分别制备了RE含量为2.11%～9.75%(质量分数)的Al-RE中间合金.研究发现,Al-RE合金中的RE含量与温度的关系可近似用公式y=-0.74673-0.02813X 3.07273×10-5X2描述;合金中存在着La,Ce,Pr,Nd和Pm等稀土元素.分析了还原温度对合金中稀土含量的影响,分析了[RE2O3]的活度、[Al2O3]的活度、Al-RE合金中的[RE]的活度及[Al]的活度对反应的影响;讨论了Al-RE中间合金形成的热力学及动力学条件,对Al-RE中间合金的形成机制进行了探讨.     

混合稀土对A_2B_7型储氢合金结构和电化学性能的影响

采用感应熔炼方法制备了A2B7型La0.83-0.5x(Pr0.1Nd0.1Sm0.1Gd0.2)xMg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1(x=0~1.66)储氢合金,并在He+Ar气氛和1 173 K下进行退火处理。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学方法,研究了混合稀土(Pr,Nd,Sm,Gd)替代La元素对合金物相结构和电化学性能的影响。合金相结构分析表明,混合稀土含量对合金组成和相结构有重要的影响,随混合稀土含量x的增加,合金中主相A2B7型(2H-Ce2Ni7型+3R-Gd2Co7型)相丰度逐渐增多,其中2H-Ce2Ni7型相丰度先增多后减少,3RGd2Co7型相丰度则逐渐增加,主相晶胞参数随x增加而减小。电化学结果表明,随混合稀土含量增加,放氢平台压逐渐升高,合金电极的最大放电容量和循环稳定性均呈先增大后减小的规律,其中x=0.4合金电极具有最高的电化学放电容量(389.8 mAh·g-1)和最佳的循环寿命(S100=91.30%);合金电极的高倍率放电性能(HRD)则随x的增加获得显著提高。适量的混合稀土替代量可显著改善合金电极的综合电化学性能。     

烧结NdFeB磁体晶界扩散DyZn合金磁性能与抗蚀性能研究

通过磁控溅射技术研究了晶界扩散DyZn合金烧结钕铁硼磁体的磁性能,及其在高温高压高湿腐蚀环境中的加速腐蚀行为。研究表明,晶界扩散处理可以显著提高磁体的矫顽力,磁体矫顽力从963.96 kA·m~(-1)提高到1711.40 kA·m~(-1),提升率达77.54%,而剩磁和最大磁能积基本不降低。晶界扩散DyZn合金磁体在HAST环境中具有更低的质量损失和磁通损失,比烧结态原样的质量损失减少了89.69%,磁通损失率降低了51.08%。这是因为热扩渗DyZn合金磁体在晶界处形成更稳定、腐蚀电位更高的富Dy稀土相,优化了磁体的晶间组织结构,提高了磁体的矫顽力,从而提高了磁体在高温高压高湿环境下的抗蚀性能。     

高性能T型沸石膜的合成及水热/耐酸性能

考察了晶种尺寸形貌及晶化温度对T型沸石膜的形成演化过程以及分离性能的影响,调查表明采用小尺寸的晶种可制备出致密的沸石膜,且膜的生长速率受晶化温度影响,低温下合成同性能的膜需更长的晶化时间。当晶种尺寸分别为0.4和0.6μm时,423 K晶化4 h可制得高性能的T型沸石膜,348 K分离90%(w/w)异丙醇/水混合物体系,其通量分别高达6.21和5.98 kg·m~(-2)·h~(-1),分离因子均10 000。实验发现,膜的形成过程受外延生长机理控制,与晶种形貌尺寸和晶化温度无关,且所制得的高性能T型沸石膜具有很好的水热稳定性及耐酸性。     

金属材料分析方法的选择和施行 第六讲 金属材料中稀土元素的测定（续）

2.7稀土元素的吸光光度测定除了一些中间合金之外,金属材料中的稀土元素含量一般较低;例如球墨铸铁中的稀土的质量分数在0.01%~0.10%之间,有一种镍铬合金中钇的含量仅为5×10-3%左右。在分析这一含量范围的稀土时,采用吸光光度法较为合适。测定稀土元素的吸光光度法有两类:一类是基于测量稀土元素无机盐溶液在一定波长下对光的吸收并据此对某一稀土元素量进行定量测定;另一类则是测量某稀土离子与有机显色剂所生成的配合物对一定波长的光的吸收而对该稀土元素进行定量测定。除镧、镥、钇之外,其他稀土元素的无机盐,包括高氯酸盐、硝酸盐及氯…     

稀土改性CuO-ZnO-ZrO_2/SAPO-34分子筛催化CO_2加氢合成低碳烯烃

采用共沉淀法分别制备了Y_2O_3,La_2O_3和Ce O_2改性的Cu O-Zn O-Zr O_2,表征结果表明,稀土改性的Cu O-Zn O-Zr O_2分散性良好,比表面积增大.将稀土改性的Cu O-Zn O-Zr O_2与SAPO-34分子筛机械混合用于催化CO_2加氢一步法合成了低碳烯烃,在反应温度400℃,压力3 MPa,空速为1800 m L·g~(-1)_(cat)·h~(-1),氢碳体积比为3∶1,Ce O_2改性Cu O-Zn O-Zr O_2与SAPO-34质量比为1∶1,催化剂用量为1.0 g时,CO_2的单程转化率为54.6%,低碳烯烃的选择性和产率分别为51.1%和27.9%.     

镁电解槽中制备镁稀土合金的电解工艺及机制研究

在模拟镁电解槽中,采用电解法制备出稀土含量<10%的镁稀土合金;研究了熔盐中RECl3和CaCl2的含量、电解温度和阴极电流密度对合金中RE含量和电流效率的影响。并采用循环伏安实验和还原实验研究电解制备镁稀土合金的机制。研究结果表明,电解制备镁稀土合金最佳的工艺条件为:熔盐中RECl3和CaCl2的含量分别为3%和10%(质量分数),电解温度为948 K,阴极电流密度约为8 A.cm-2。其电解过程机制为:阴极上只电解出金属镁,而后金属镁把稀土元素还原出来,形成镁稀土合金。     

接种量对MEC阳极膜形成及胞外聚合物的影响

本文采用单池微生物电解池(MEC)反应器,以活性污泥为接种物,葡萄糖为底物,研究了不同接种量对MEC阳极膜形成及胞外聚合物的影响。实验研究显示:10%、20%、30%和40%接种量下最大电流密度为0.315A·m~(-2)、5.94 A·m~(-2)、12.28A·m~(-2)和0.64A·m~(-2)。表明,一定范围内增加接种量能提高阳极膜产电能力,接种量过多(达到40%)阳极膜产电能力反而下降。阳极生物膜电化学活性和氢气产率与MEC电流密度变化趋同,一定范围内增加接种量有利于提高阳极生物膜电化学活性和阳极膜氢气产率。进一步分析阳极膜生物量与胞外聚合物(EPS)成分结果表明:增加接种量有利于阳极膜生物量提高,大量的阳极附着细菌可以产生更高的电流密度和EPS含量,阳极膜EPS中蛋白质含量明显高于多糖,且随着蛋白质含量增加,产电密度也增大。     

介孔SiO_2球为模板制备TiO_2纳米纤维及光催化合成氨

以介孔SiO_2球为模板,TiCl_4为前躯体,制备了高催化活性的TiO_2纳米纤维以及非晶态合金(Ni-Mo-B)修饰的纳米纤维.TiO_2纳米纤维直径为7~10 nm,结晶度高,不仅对紫外光有很强的吸光度,而且对可见光也有一定程度的吸收.此外,纳米纤维降低了荧光强度,稳定了光生电子-空穴对.经过非晶态合金(Ni-Mo-B)修饰的纳米纤维进一步降低了荧光强度.在紫外光催化N_2与水合成氨的反应中,当反应时间为2 h时,P25氨氮产量为31μmol,Ti的转换频率(TOF)为0.5·h-1.纯TiO_2纳米纤维氨氮产量提高了约71%,达53μmol,Ti的转换频率(TOF)提高到了0.8·h-1.经过非晶态合金修饰的纳米纤维,氨氮产量达66μmol,Ti的转换频率(TOF)为0.95·h~(-1),比P25提高了113%.     

稀土元素改性钒基固溶体储氢合金研究进展

钒基固溶体储氢合金具有体心立方(BCC)结构,储氢质量分数在3.8%以上,充放电容量为1052 mA·h/g,优于AB₂和AB₅等系列合金,并且在常温常压下表现出较高的氢溶解度和扩散系数,因此在氢储运系统以及氢能源供应等领域具有广阔的应用前景,但钒基固溶体合金存在着活化难度大、放氢条件苛刻、循环寿命短以及对氧敏感易氧化等问题。研究表明,稀土对多种固态储氢材料均有很好的改性作用,将稀土元素通过元素替代或掺杂的方式加入到钒基固溶体合金中,有助于生成高活性的稀土或稀土氧化物第二相,可明显改善材料的吸放氢热力学、循环稳定性以及抗毒化性质,同时可减少材料内的氧含量,提高材料的活化特性。电化学性能方面,稀土元素的添加能显著提升合金电极的循环稳定性、耐腐蚀能力以及高倍率放电性能。因此,稀土元素取代是实现钒基固溶体储氢材料实际应用的一项行之有效的方法。本文报道了近30年稀土改性钒基固溶体储氢合金的研究现状,重点总结了稀土元素的作用机制,并对今后重点研究方向进行了展望。